"ПОЛОЗЬЕВЫЕ", "КОНЬКОВЫЕ" ШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК B60C11/18 B60C11/00 

1. Область применения

Нижеприведенную конструкцию зимних шин предлагается использовать в автомототехнике.

Возможно применение данных конструктивных узлов и в других отраслях транспорта, эксплуатирующегося в зимних условиях или на дорогах, аналогичных зимним.

2. Уровень техники по применению зимних шин

Основной трудностью в эксплуатации транспорта в зимних условиях является проскальзывание колес на обледенелой дороге (снижение «сцепления» шин с дорогой).

Для снижения негативного влияния обледенения дорог на эксплуатационные характеристики транспорта применяются в основном 2 способа:

2.1 применение реагентов, позволяющих увеличить силу трения колеса с дорогой,

2.2 оснащение транспорта шипованными шинами, позволяющими увеличить «зацепление» колес с обледенелой дорогой.

3. Описание предлагаемой конструкции

Предлагаемая конструкция зимних шин предусматривает наличие на наружной поверхности «полозьев», расположенных под углом 15-60 градусов к вертикальной оси наружной поверхности шины колеса (фигура №3 и №4 поз. №2).

Угол расположения «полозьев» (угол фигура №6) зависит от скоростных и весовых характеристик, требующихся для данного типа транспорта.

При малой весовой нагрузке и требующихся высоких скоростных характеристиках для данного типа транспорта угол - минимален;

При высокой весовой нагрузке на шину и не требующихся больших скоростях - угол максимален.

При движении транспорта, кроме силы трения в месте контакта шины с дорогой, возникает реактивная сила отталкивания (силы R1 и R2 фигура №6), действующая на (врезающиеся в ледяной покров дороги) установленные на шине «полозья» (фигура №6 поз.2).

Это позволит получить «коньковый» эффект (аналогичный бегу на коньках), что не только повысит «сцепление» шин с обледенелой дорогой, но и позволит выполнять движение транспорта с более высокой скоростью (по сравнению с обычными всесезонными и «шипованными» шинами).

Принципиальная схема сил, воздействующих на шину при движении транспорта, приведена в графической части (фигура №6, проекции сил R1 и R2 в осях X и Y).

4. Отличие предлагаемых шин от аналога

В качестве аналога взята зимняя шипованная шина Кама Euro-518 (фигура №1 и №2).

Технические данные шины приведены в графической части (фигура №1).

В отличие от аналога, у которого «шипы» служат в основном для увеличения «сцепления» (уменьшения проскальзывания колеса на дороге), предлагаемые в конструкции шины «полозья» не только повышают «сцепление» шины с полотном дороги, но и позволяют использовать скольжение полоза по обледенелой дороге («коньковый» эффект).

Принцип работы «полоза» аналогичен, как для спортивного конька:

4.1 полоз под действием силы тяжести, приходящейся на элемент колеса, врезается в лед, тем самым увеличивая «сцепление» шины с полотном обледенелой дороги,

4.2 при вращении колеса врезаемый в лед «полоз» движется прямолинейно по дороге (то есть скользит),

4.3 наличие ряда «полозьев» на поверхности шины, расположенных в виде «елочки», позволяет сделать процесс «конькового» скольжения непрерывным,

4.4 при торможении колеса на врезаемом в лед «полозе» создается постоянная «реактивная» сила, направленная против силы тяги, действующей на колесо, которая вместе с силой трения резины шины, контактирующей с полотном дороги, позволяет выполнить торможение транспорта.

Тем самым остановка транспорта происходит быстрее.

У аналога при торможении на шину действуют постоянная сила трения резины контактирующего с полотном дороги участка ее и периодически возникающая реактивная сила (направленная против силы тяги, действующей на колесо) от вступающих в контакт с поверхностью дороги шипов.

Количество «полозьев», устанавливаемых на шину, зависит от скоростных и весовых характеристик данного вида транспорта. Минимальное число «полозьев» определяется исходя из следующих параметров:

1. Контакт с поверхностью дороги осуществляется одним «полозом».

2. Весовая нагрузка на шину должна быть такой, чтобы «полоз» позволял выполнять скольжение по дороге без лишнего углубления «полоза» в полотно дороги (отсутствие эффекта «завязывания» конька на рыхлом льду).

3. Максимальное количество устанавливаемых «полозьев» и ширина «полоза» должна обеспечивать выполнение следующих условий:

3.1 расстояние между «полозьями» и глубина заделки их в шины (исходя из прочностных и пластических свойств резины) должны обеспечивать работу их без «вылетания» «полоза» из шины, в том числе и при наезде на неровности дороги,

3.2 суммарная ширина «полозьев», контактирующих с дорогой в данный момент, не дает проваливаться им в полотно дороги до эффекта «завязывания» конька на рыхлом льду.

5. Диапазон применения предлагаемых шин

Зимние «коньковые» шины предлагается использовать для любого вида транспорта, работающего в условиях обледенелого полотна дороги

Краткое описание чертежей

Графическая часть представлена на 7 листах:

1. Фигура №1 и №2 - технические параметры аналога (шипованная зимняя шина Кама EURO-518), взятые из интернета.

2. Фигура №3 - общий вид «полозьевой» («коньковой») шины представлен в виде схематичной аксонометрической фигуры.

3. Фигура №4 - вид сверху на «коньковую» шину.

4. Фигура №5 - принципиальная схема установки стальных «полозьев» в резинокорд шины.

5. Фигура №6 - схема действия сил на «полоз», установленный в шине, Приведена принципиальная схема основных сил, действующих на «полоз» во время движения транспорта, отображенная с применением принципов кинетостатики.

Расшифровка условных обозначений, используемых в чертежах:

α - угол установки «полоза» относительно оси симметрии шины (по ширине ее);

R1 - реактивная сила, действующая на «полоз» №1;

R2 - реактивная сила, действующая на «полоз» №2;

Fт - сила тяги двигателя;

Rx; Ry - проекция реактивных сил на оси X и Y;

Fx; Fy - проекции суммарной силы, действующей на колесо при движении транспорта, на оси X и Y;

1 - резинокорд шины;

2 - стальной «полоз»;

3 - V-образные канавки протектора;

4 - стальной шип.

Fx=R1x+R2x+Fт

Fy=R1y+R2y

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к зимним шинам для транспортных средств. Основным элементом конструкции является резинокорд с V-образными канавками наружной поверхности, контактирующей с дорогой. Шина содержит на наружной поверхности протектора стальные полозья, расположенные под углом к вертикальной оси шины. Достигается повышение сцепления шин с обледенелой дорогой за счет сил трения, возникающих в области контакта стальных полозьев с дорожным полотном. 6 ил.

Зимняя шина для транспорта, основным элементом конструкции которой является резинокорд с V-образными канавками наружной поверхности, контактирующей с дорогой, отличающаяся тем, что содержит на наружной поверхности протектора, контактирующего с дорогой, стальные полозья, расположенные под углом к вертикальной оси шины, позволяющие включить в механику прямолинейного движения транспорта реактивные силы, возникающие при врезании полозьев в полотно обледенелой дороги.